共线向量问题
解析几何中的向量共线,就是将向量问题转化为同类坐标的比例问题,再通过未达定理------同类坐标变换,将问题解决。此类问题不难解决。
例题7、设过点D(0,3)的直线交曲线M :22
194
x y +
=于P 、Q 两点,且DP DQ ,求实数
的取值范围。 分析:由DP
DQ 可以得到
1
21
2
3
(3)
x x y y ,将P(x 1,y 1),Q(x 2,y 2),代人曲线方程,解出
点的坐标,用表示出来。 解:设P(x 1,y 1),Q(x 2,y 2),
DP
DQ ,(x 1,y 1
-3)=(x 2,y 2-3),即12
1
2
3
(3)
x x y y
方法一:方程组消元法,又
P 、Q 是椭圆29x +2
4
y =1上的点
22
22
22
22
1
94
()(33)1
9
4x y x y
消去x 2,可得2222
2
2
(3
3)1
4
y y
,即y 2=
135
6
又
-2
y 2
2,-2
135
6
2解之得:
1
55
λ≤≤ 则实数的取值范围是1,55??
????。
方法二:判别式法、韦达定理法、配凑法 设直线PQ 的方程为:3,0y kx k =+≠,
由22
34936
y kx x y =+??
+=?消y 整理后,得22
(49)54450k x kx +++= P 、Q 是曲线M 上的两点,2
2
(54)445(49)k k ∴?=-?+=2
144800k -≥
即2
95k ≥ ① 由韦达定理得:1212
22
5445
,4949k x x x x k k +=-
=++ 21212
1221
()2x x x x x x x x +=++222254(1)45(49)k k λλ+∴=+即2222
3694415(1)99k k k λλ+==++
② 由①得2
11095k <
≤,代入②,整理得236915(1)5λλ<≤+,解之得155
λ<< 当直线PQ 的斜率不存在,即0x =时,易知5λ=或15
λ=。 总之实数的取值范围是1,55??
????
。
方法总结:通过比较本题的第二步的两种解法,可知第一种解法,比较简单,第二种方法是通性通法,但计算量较大,纵观高考中的解析几何题,若放在后两题,很多情况下能用通性通法解,但计算量较大,计算繁琐,考生必须有较强的意志力和极强的计算能力;不用通性通法,要求考生必须深入思考,有较强的思维能力,在命题人设计的框架中,找出破解的蛛丝马迹,通过自己的思维将问题解决。
例题8:已知椭圆C 的中心在原点,焦点在x 轴上,它的一个顶点恰好是抛物线24
1x y =
的焦点,离心率为
5
5
2. (1)求椭圆C 的标准方程;
(2)过椭圆C 的右焦点F 作直线l 交椭圆C 于A 、B 两点,交y 轴于M 点,若AF MA 1λ=,
2λ=,求21λλ+的值.
分析:
(07福建理科)如图,已知点F (1,0),直线l :x =-1,P 为平面上的动点,过P 作直线l 的垂线,垂足为点Q ,且QP QF FP FQ ?=?
(Ⅰ)求动点P 的轨迹C 的方程;
(Ⅱ)过点F 的直线交轨迹C 于A 、B 两点,交直线l 于点M ,已知
12,MA AF AF BF λλ==,求12λλ+的值。
小题主要考查直线、抛物线、向量等基础知识,考查轨迹方程的求法以及研究曲线几何特征的基本方法,考查运算能力和综合解题能力.满分14分.
解法一:(Ⅰ)设点()P x y ,,则(1)Q y -,,由QP QF FP FQ =得:
(10)(2)(1)(2)x y x y y +-=--,,,,,化简得2:4C y x =.
(Ⅱ)设直线AB 的方程为: 1(0)x my m =+≠.
设11()A x y ,,22()B x y ,,又21M m ?
?-- ???
,
,
联立方程组241y x x my ?=?=+?,,,消去x 得:2440y my --=,2
(4)120m ?=-+>,故
121244y y m y y +=??
=-?,
.
由1MA AF λ=,2MB BF λ=得:
1112y y m λ+
=-,2222
y y m
λ+=-,整理得:1121my λ=--,2221my λ=--, 12122112m y y λλ??∴+=--
+ ?
??
121222y y m y y +=--2424m
m =---0= 解法二:
(Ⅰ)由QP QF FP FQ =得:()0FQ PQ PF +=,
()()0PQ PF PQ PF ∴-+=,22
0PQ PF ∴-=,PQ PF ∴=
所以点P 的轨迹C 是抛物线,由题意,轨迹C 的方程为:2
4y x =. (Ⅱ)由已知1MA AF λ=,2MB BF λ=,得120λλ<.
则:
12MA AF MB
BF
λλ=-
.…………①
过点A B ,分别作准线l 的垂线,垂足分别为1A ,1B ,
则有:
11
MA AA AF MB
BB BF =
=
.…………②
由①②得:12AF AF BF
BF
λλ-
=
,即120λλ+=.
练习:设椭圆)0(12
:2
22>=+
a y a x C 的左、右焦点分别为1F 、2F ,A 是椭圆C 上的一点,且0212=?F F AF ,坐标原点O 到直线1AF 的距离为||3
1
1OF . (1)求椭圆C 的方程;
(2)设Q 是椭圆C 上的一点,过Q 的直线l 交x 轴于点)0,1(-P ,较y 轴于点M ,若
QP MQ 2=,求直线l 的方程.
山东2006理
双曲线C 与椭圆22
184
x y +=有相同的焦点,直线y =x 3为C 的一条渐近线。 (I ) 求双曲线C 的方程;
(II)过点P (0,4)的直线l ,交双曲线C 于A,B 两点,交x 轴于Q 点(Q 点与C 的顶点不重合)。当12PQ QA QB λλ==,且3
8
21-=+λλ时,求Q 点的坐标。 解:
(Ⅱ)解法一:
由题意知直线l 的斜率k 存在且不等于零。 设l 的方程:114,(,)y kx A x y =+,22(,)B x y 则4(,0)Q k
-
1PQ QA λ=111
44(,4)(,)x y k k λ∴--=+1111111
14444()44x k k x k k y y λλλλ?=--??-=+??
∴?????-==-??? 11)(,A x y 在双曲线C 上,∴21211
11616
()10k λλλ+--= ∴222211161632160.3k k λλλ++-
-=∴2221116
(16)32160.3
k k λλ-++-= 同理有:22
22216(16)32160.3
k k λλ-++-=
若2
160,k -=则直线l 过顶点,不合题意.2
160,k ∴-≠
12
,λλ∴是二次方程
222
16(16)32160.3
k x x k -++-
=的两
根.122
328163
k λλ∴+=
=--2
4k ∴=, 此时0,2k ?>∴=±.∴所求Q 的坐标为(2,0)±. 解法二:
由题意知直线l 的斜率k 存在且不等于零 设l 的方程,11224,(,),(,)y kx A x y B x y =+,则4
(,0)Q k
-
. 1PQ QA λ=,Q ∴分PA 的比为1λ.
由定比分点坐标公式得
111
11
11111144(1)14401x x k k y y λλλλλλλ??
-==-+??+??→??
+??=-
=??+??
下同解法一 解法三:
由题意知直线l 的斜率k 存在且不等于零设l 的方程:11224,(,),(,)y kx A x y B x y =+,
则4
(,0)Q k
-
. 12PQ QA QB λλ==,111222444
(,4)(,)(,)x y x y k k k
λλ∴--=+=+.
11224y y λλ∴-==,114y λ∴=-
,224y λ=-,又128
3
λλ+=-,121123y y ∴+
= 即12123()2y y y y +=,将4y kx =+代入2
2
13y x -=得222(3)244830k y y k --+-= 2
30k -≠,否则l 与渐近线平行。2
121222
24483,33k y y y y k k
-∴+==--。 2
22
244833233k k k -∴?=?--2k ∴=±(2,0)Q ∴±
解法四:
由题意知直线l 得斜率k 存在且不等于零,设l 的方程:4y kx =+,1122(,),(,)A x y B x y 则
4(,0)Q k
-
1PQ QA λ=,11144(,4)(,)x y k k λ∴--=+。∴1114
444k kx x k
λ-
=
=-++ 同理
1244kx λ=-
+,1212448
443
kx kx λλ+=-
-=-++. 即 2
121225()80k x x k x x +++=
(*)
又
2
2
4
1
3
y kx y x =+-=,消去y 得22
(3)8190k x kx ---=. 当230k -=时,则直线l 与双曲线得渐近线平行,不合题意,2
30k -≠。
由韦达定理有:122
122
8319
3k x x k x x k +=
-=-
-
代入(*)式得
24,2k k ==±∴所求Q 点的坐标为(2,0)±。
练习:已知椭圆C 的中心在原点,焦点在x 轴上,它的一个顶点恰好是抛物线2
4x y =的焦
。 (1)求椭圆C 的标准方程;
(2)点P 为椭圆上一点,弦PA 、PB 分别过焦点F 1、F 2,(PA 、PB 都不与x 轴垂直,其点
P 的纵坐标不为0),若111222,PF F A PF F B λλ==,求1
2λλ+的值。 解:(1)设椭圆C 的方程为:22221(0)x y a b a b +=>>,则b=1,由222411155b e a =-=-=,
得2
5a =,则椭圆的方程为:2
215
x y += (2)由2
215
x y +=得:12(2,0),(2,0)F F -,设001122(,),(,),(,)P x y A x y B x y , 有
111222,PF F A PF F B
λλ==得:
0011100222(2,)(2,),(2,)(2,)x y x y x y x y λλ---=+--=-
解得:001212
,y y y y λλ=-
=-, 根据PA 、PB 都不与x 轴垂直,且00y ≠,设直线PA 的方程为:0
0(2)2
y y x x =
++,代人2215
x y +=,整理后,得:2222
00000(2)54(2)0x y y y x y y ??++-+-=?? 根据韦达定理,得:2
0122
(2)5y y y x y -=++,则01220(2)5y y x y -=++, 从而,220101(2)5y x y y λ=-
=++,同理可求220202
(2)5y
x y y λ=-=-+ 则222222
12000000(2)5(2)52(5)4x y x y x y λλ+=+++-+=++
由00(,)P x y 为椭圆2
215
x y +=上一点得:220055x y +=,则1218λλ+=,故12λλ+的值为18.